2024版高考生物总复习：走近细胞组成细胞的分子第2讲细胞中的元素和化合物细胞中的无机物课件

第2讲细胞中的元素和化合物细胞中的无机物课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素组成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子2.指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用3.举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关生命观念比较生物界和非生物界中元素的异同，明确元素在生命系统中的重要性科学思维结合一些实例分析水和无机盐在细胞组成成分及代谢方面的重要性，培养用元素分析法解释一些生物现象的能力科学探究选择合适的材料和试剂对某些成分进行鉴定社会责任通过了解水和无机盐在生命活动中的重要性，培养节约用水的社会公德知识点一组成细胞的元素和化合物

[自主学习]1.细胞中的元素(1)元素的来源、分类和存在形式。

C、H、O、NC、H、O、N、P、S、K、Ca、

Mg

Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu

C(2)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系。统一差异(1)微量元素：“铁锰碰新木桶”，即Fe(铁)、Mn(锰)、B(碰)、Zn(新)、Mo(木)、Cu(桶)。(2)大量元素：“洋人探亲，单留盖美家”，即O(洋)、P(人)、C(探)、H(亲)、N(单)、S(留)、Ca(盖)、Mg(美)、K(家)。2.细胞中的化合物

水无机盐

[自主检测]1.思考判断(1)细胞中的一种元素的作用能被其他元素替代。

(

)(2)细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要。

(

)(3)植物细胞中含量最多的四种元素是C、H、O和N。

(

)(4)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。

(

)(5)沙漠植物中含量最多的化合物是水。(

)××√×√2.深挖教材生物体中的微量元素的含量比大量元素少得多，是不是意味着其功能不重要?_________________________________________________。

【答案】提示：不是，一些微量元素是重要化合物的组成成分，如果缺乏会影响一些重要化合物的合成3.热图导析下图A是组成人体细胞的主要元素及其比例，B是细胞中几种化合物的含量。请据图思考下列问题。(1)由图A可以看出，氧元素在细胞鲜重中所占比例最大，为什么不是最基本元素?______________________________________________。

【答案】提示：组成生物的大分子都是以碳链为骨架的，而不是由氧原子构成的，所以碳是最基本元素(2)若按细胞干重和细胞鲜重计，图B中的②分别是什么?_________________________________________________________。

【答案】提示：蛋白质、水知识点二细胞中的无机物[自主学习]1.细胞中的水(1)细胞中水的存在形式和功能。细胞结构生物化学反应液体环境(2)自由水/结合水的值与代谢、抗逆性的关系。

2.细胞中的无机盐

离子主动复杂化合物生命活动[自主检测]1.思考判断(1)生物体内的水就是细胞内的水。

(

)(2)晒干的种子细胞内不含水分，导致细胞代谢停止，有利于种子长时间储存。

(

)(3)细胞中的结合水和自由水不能相互转化。

(

)(4)水既是有氧呼吸的原料，也是有氧呼吸的产物。

(

)×××√2.深挖教材(1)植物根系既能从土壤中吸收水分也能吸收无机盐。根细胞内水分的作用有________________________________。(答3点)

【答案】提示：①根细胞的组成成分；②参与细胞内的生物化学反应；③运送营养物质和代谢废物等(2)Na+、K+对细胞内外渗透压大小所起的作用一样吗，为什么?_________________________________________________。

【答案】提示：不一样。Na+是维持细胞外液渗透压的主要离子，而K+是维持细胞内液渗透压的主要离子(3)患急性肠炎的病人脱水时需要及时补充__________，同时也需要补充体内丢失的________，因此，输入_____________是常用的治疗方法。

水分无机盐葡萄糖盐水细胞中的元素和化合物

[深度讲解]1.细胞中元素的种类和功能(1)细胞中元素的分类。(2)元素的生理功能。①维持机体正常的生命活动：如K+可保持心肌正常兴奋性，微量元素B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长等。②组成细胞的化合物(如图)。2.几种重要化合物的组成元素

化合物糖类脂质核酸ATP叶绿素血红素

脂肪、固醇磷脂组成元素C、H、OC、H、OC、H、O、N、PC、H、O、N(S等)C、H、O、N、PC、HO、N、PC、H、O、N、MgC、H、O、N、Fe

走出元素与化合物的3个误区

(1)易混淆元素与化合物的干重与鲜重。①在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：O＞C＞H＞N；占干重百分比：C＞O＞N＞H。②在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比：水＞蛋白质＞脂质＞糖类；占干重百分比中，蛋白质含量最多。(2)误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要。大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体的必需元素，对于维护生物体的生命活动都起着非常重要的作用。(3)误以为细胞内含量最多的元素是C。活细胞内含量最多的元素是O，而不是C；组成细胞干重最多的元素是C。[考向预测](一)考查元素和化合物的种类、作用(素养目标：生命观念)1.如图甲是有活性的细胞中元素含量的柱形图，图乙是细胞中化合物含量的扇形图，下列说法正确的是

(

)A.若甲表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、H、CB.若乙表示细胞干重中的化合物含量，则A化合物是蛋白质C.若乙表示细胞鲜重中的化合物含量，则A、B化合物依次是蛋白质和水D.地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性【答案】B

【解析】若甲表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H，A错误；若乙表示细胞干重中的化合物含量，则A化合物是蛋白质，B正确；若乙表示细胞鲜重中的化合物含量，则A化合物为水，B为蛋白质，C错误；生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类上，而不是元素的含量上，D错误。(二)考查生物体内有机化合物特征元素的判断(素养目标：科学思维)2.(2022年山东济南模拟)甲图中①②③④表示不同化学元素所组成的化合物，乙图表示由四个单体构成的化合物。下列说法错误的是

(

)A.若甲图中的②能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成，则②是性激素B.若甲图中④能吸收、传递和转换光能，则④可用无水乙醇提取C.乙图中若单体是氨基酸，则该化合物彻底水解后的产物中氧原子数增加3个D.乙图中若单体是四种核糖核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物有5种【答案】D

【解析】甲图中②的组成元素只有C、H、O，且能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成，则②是性激素，A正确；④的组成元素是C、H、O、N、Mg，且能吸收、传递和转换光能，则④可能是叶绿素，可用无水乙醇提取，B正确；乙图中若单体是氨基酸，则该化合物为四肽，彻底水解需要3分子水，所以水解后的产物中氧原子数增加3个，C正确；乙图中若单体是四种核糖核苷酸，则该化合物为RNA，彻底水解后的产物有核糖、磷酸和四种碱基(A、C、G、U)共6种，D错误。1.用元素分析法判断化合物的种类

2.核糖≠核糖核苷酸或核糖核酸；脱氧核糖≠脱氧核苷酸或脱氧核糖核酸——所有糖类均只含C、H、O三种元素，作为五碳糖的“核糖、脱氧核糖”也不例外。3.从化合物的元素组成分析代谢终产物：糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢终产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，其代谢终产物还含有尿素。4.从化合物的元素组成分析氧化分解释放能量的多少：脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪氧化分解时消耗的氧气量和释放的能量都多于糖类。水和无机盐的存在形式及生理功能

[深度讲解]1.细胞中的水的存在形式、产生和利用2.常考无机盐功能归纳整合

3.验证某种矿质元素的生理功能(1)实验设计。①对照组。②实验组。

(2)实验成功关键。①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。②实验组用只缺X的完全培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水做对照。③实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。[考向预测](一)考查水与细胞代谢的关系(素养目标：生命观念)1.(2022年湖北武汉模拟)下列关于细胞中水的说法，不正确的是(

)A.细胞中的含水量与细胞代谢速率密切相关B.DNA复制和转录都有水产生，翻译不产生水C.线粒体中产生大量ATP的同时一定有水生成D.癌细胞中自由水所占比例比衰老细胞中高【答案】B

【解析】细胞中的含水量与细胞代谢速率密切相关，自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，A正确；DNA复制和转录过程都涉及相应的核苷酸聚合为核苷酸链，因此都有水产生，在翻译过程中氨基酸脱水缩合也会产生水，B错误；线粒体中产生大量ATP发生在有氧呼吸的第三阶段，该阶段发生的反应是前两个阶段产生的[H]与氧结合生成H2O，并释放大量的能量，C正确；癌细胞的代谢较衰老细胞的旺盛，因此癌细胞中自由水所占比例比衰老细胞中高，D正确。水在生产实际中的应用

生活中的现象对此现象的解释种子贮存时需将种子晒干减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命干种子用水浸泡后仍能萌发失去自由水的种子仍保持其生理活性续表

生活中的现象对此现象的解释低温环境下减少花卉浇水降低细胞中自由水的含量，提高花卉对低温的抗性鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻自由水散失，代谢减弱干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会使之失去结合水炒熟的种子浸泡后不萌发失去结合水的细胞失去了生理活性(二)以实例或实验形式考查无机盐的存在形式及功能(素养目标：科学探究)2.设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述正确的是

(

)A.对照组是甲组、乙组实验后B.此实验的无关变量只是选一些相同的植物C.此实验如果是无土栽培，则实验前营养液要灭菌D.为防止外界影响，此实验需在黑暗密闭条件下进行【答案】C

【解析】该实验中对照组是甲组、乙组实验前，A错误；此实验的无关变量为选一些相同的植物、培养条件等，B错误；若实验是无土栽培，则实验前营养液要灭菌，C正确；由于培养的是植物，故需在光照条件下进行，D错误。检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

[实验理论]1.还原糖的检测砖红色还原糖白色或浅色砖红色还原糖2.脂肪的检测(1)检测原理：脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色。(2)检测步骤。苏丹Ⅲ染液50%的酒精溶液3.蛋白质的检测

双缩脲紫色1mL

紫色

[方法透析]1.斐林试剂与双缩脲试剂的“一同、三不同”2.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”(1)唯一需要加热——还原糖检测，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。(2)唯一使用酒精——脂肪的检测，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。3.实验中的4个注意点(1)三个实验中都不宜选取颜色较深的材料，否则会干扰实验结果的颜色变化。(2)脂肪鉴定的过程中滴加1~2滴体积分数为50%的酒精的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。(3)物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。(4)实验中，在加相应试剂之前要留出部分组织样液，目的是作为对照，以便与鉴定后的样液颜色做对比，增强实验的说服力。(1)蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液?B液为什么不能过量?(2)为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质?【答案】(1)提示：蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2+生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2+。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。(2)提示：斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可。

[诊断小练](一)生物组织中有机物鉴定的原理1.(2022年江苏如皋中学三模)在还原糖、脂肪和蛋白质的检测实验中，选择合适的实验材料和实验方法等对实验成败起关键性作用。下列相关叙述正确的是

(

)A.NaOH溶液可为Cu2+与肽键的显色反应创造碱性条件B.花生子叶切片经苏丹Ⅲ染液染色后，需用50%盐酸冲洗以去除浮色C.用双缩脲试剂鉴定高温处理过的淀粉酶时出现紫色反应，说明淀粉酶没有失活D.甘蔗汁富含糖类且近于白色可作为检测还原糖的实验材料【答案】A

【解析】蛋白质的检测中先加入A液(质量浓度为0.1

g/mL氢氧化钠溶液)，再加入B液(质量浓度为0.01

g/mL硫酸铜溶液)，NaOH溶液可为Cu2+与肽键的显色反应创造碱性条件，A正确；花生子叶切片经苏丹Ⅲ染液染色后，需用50%酒精冲洗以去除浮色，B错误；淀粉酶经高温处理后肽键未被破坏，因此无论淀粉酶是否失活，都能与双缩脲试剂发生紫色反应，C错误；甘蔗汁中富含蔗糖，但蔗糖不是还原糖，因此不可用于还原糖的鉴定，D错误。

(二)物质鉴定的操作步骤2.某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如下图)，下列叙述正确的是

(

)A.在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好B.在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是促进还原糖的溶解C.用于该实验检测的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同D.由于斐林试剂不稳定，在使用斐林试剂时要先加0.1g/mL的NaOH溶液，后加入0.05g/mL的CuSO4溶液【答案】A

【解析】苹果果肉的还原糖含量高，且颜色比植物叶片浅，所以在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好，A正确；在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是使研磨充分，B错误；斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的浓度不同，C错误；在使用斐林试剂时应将等量NaOH溶液和CuSO4溶液混匀后加到组织样液中，D错误。1.(2021年全国乙卷)植物在生长发育过程中，需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述，错误的是

(

)A.根系吸收的水有利于植物保持固有姿态B.结合水是植物细胞结构的重要组成成分C.细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水D.自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动【答案】C

【解析】植物根系从土壤中吸收的水使液泡充盈